问:霍尔效应实验报告
- 答:霍尔效应实验报告包含:实验目的、实验仪器设备、实验的基本构思和原理、实验数据记录及处理、实验结论、注意事项等。
1、目的与要求:
(1)了解霍尔效应测量磁场的原理和方法;
(2) 观察磁电效应现象;
(3) 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。
2、仪器与装置:霍尔效应实验仪;
3、原理:根据霍尔效应,测量磁感应强度原理,利用提供的仪器测试所给模型测量面上的一维(上下方向)磁分布。
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内容及步骤:
1、仪器调整:
(1)按图连接、检查线路,并调节样品支架,使霍尔片位于磁场中间;
(2)逆时针将、调节旋钮旋至最小;
(3)分别将输出、输出接至实验仪中、换向开关;
(4)用导线将、输入短接,通过调零旋钮将、显示调零;
(5)选择、向上关闭为、的正方向。
2、 测量内容:
(1)测绘曲线:保持不变,按要求调节,分别测出不同下的四个值,将数据记录在表格中;
(2)测绘曲线:保持不变,测出不同下四个值;
(3)测VAC:取,在零磁场下()测,则VAC=10;
(4)确定样品导电类型:选、为正向,根据所测得的的符号,判断样品的导电类型。 - 答:霍尔效应实验报告包含:实验目的、实验仪器设备、实验的基本构思和原理、实验数据记录及处理、实验结论、注意事项等。
目的与要求:
(1)了解霍尔效应测量磁场的原理和方法;
(2) 观察磁电效应现象;
(3) 学会用霍尔元件测量磁场及元件参数的基本方法。
霍尔感应的是垂直于其芯片表面的磁场强度,所以要注意的是放置的位置要垂直于磁力线方向,这样测量的结果才会较准。
霍尔效应测磁场,只能测出垂直于电流方向的磁场。所以,必须保证电流方向与磁场方向垂直,否则测出的磁场只是垂直于电流方向的分量,测量值偏小。
解释:
在半导体上外加与电流方向垂直的磁场,会使得半导体中的电子与空穴受到不同方向的洛伦兹力而在不同方向上聚集,在聚集起来的电子与空穴之间会产生电场,电场力与洛伦兹力产生平衡之后,不再聚集,此时电场将会使后来的电子和空穴受到电场力的作用而平衡掉磁场对其产生的洛伦兹力,使得后来的电子和空穴能顺利通过不会偏移,这个现象称为霍尔效应。而产生的内建电压称为霍尔电压。
以上内容参考:
问:霍尔器件中的副效应是如何影响实验结果的?如何消除副效应的影响?
- 答::由于这些副效应与电流和磁场的方向有关,在测量时,改变电流或磁场的方向,将各次测得的霍尔电势差取平均,就可以基本消除副效应影响。
- 答:有以下副效应:
1.不等位电势差Vσ
2.厄廷豪森(Eting hausen)效应
3.里纪─勒杜克(Righi─Leduc)效应
4.能斯特(Nernst)效应
详细内容请参看百度文库:《霍尔效应中的副效应及其消除方法》
问:霍尔效应实验中有哪些副效应?
- 答:1、量子霍尔效应:
整数量子霍尔效应:量子化电导e2/h被观测到,为弹道输运(ballistic transport)这一重要概念提供了实验支持。分数量子霍尔效应:劳赫林与J·K·珍解释了它的起源。两人的工作揭示了涡旋(vortex)和准粒子(quasi-particle)在凝聚态物理学中的重要性。
2、热霍尔效应:垂直磁场的导体会有温度差。
3、Corbino效应:垂直磁场的薄圆碟会产生一个圆周方向的电流。
4、自旋霍尔效应。
5、量子反常霍尔效应。
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本质:固体材料中的载流子在外加磁场中运动时,因为受到洛仑兹力的作用而使轨迹发生偏移,并在材料两侧产生电荷积累,形成垂直于电流方向的电场,最终使载流子受到的洛仑兹力与电场斥力相平衡,从而在两侧建立起一个稳定的电势差即霍尔电压。
正交电场和电流强度与磁场强度的乘积之比就是霍尔系数。平行电场和电流强度之比就是电阻率。大量的研究揭示:参加材料导电过程的不仅有带负电的电子,还有带正电的空穴。
参考资料来源: - 答:霍尔效应中的副效应 :
(1)不等位电势差:由于霍尔元件的材料本身不均匀,以及由于工艺制作时,很难保证将霍尔片的电压输出电极焊接在同一等势面上,因此当电流流过样品时,即使已不加磁场,在电压输出电极之间也会产生一电势差,只与电流有关,与磁场无关。
(2)厄廷豪森效应: 霍尔片内部的快慢载流子向不同方向偏转,动能转化为热能,使x方向两侧产生温度差,因此霍尔电极和样品间形成热电偶,在电极间产生温差电动势,其正负、大小与I、B的大小和方向有关。
(3)能斯托效应:由于两个电流电极与霍尔样品的接触电阻不同,样品电流在电极处产生不同的焦耳热,引起两电极间的温差电动势,此电动势又产生温差电流(又称热电流)Q,热电流在磁场的作用下将发生偏转,结果在y方向产生附加的电势差的正、负只与B的方向有关,这一效应称为能斯托效应。
(4)里纪─勒杜克效应:以上谈到的热流Q在磁场作用下,除了在y方向产生电势差外,还由于热流中的载流子的迁移率不同,将在y方向引起样品两侧的温差,此温差在y方向上产生附加温差电动势只和B有关,和I无关。 - 答:1.不等位电势差Vσ
2.厄廷豪森(Eting hausen)效应
3.能斯特(Nernst)效应
4.里纪─勒杜克(Righi─Leduc)效应 - 答:1.不等位电势差Vσ
2.厄廷豪森(Eting hausen)效应
3.能斯特(Nernst)效应
4.里纪─勒杜克(Righi─Leduc)效应